碳捕集系统在火电厂中的最优配置研究

碳捕集技术是减排CO2的有效手段。作为电源结构的主力,在传统火电厂中引入碳捕集技术,使其成为碳捕集电厂,可实现大规模、高效率的碳减排。由于技术和经济等原因,目前不可能在所有火电厂均装设碳捕集系统,因此在碳捕集电厂建设初期有必要对碳捕集系统安装地点进行选择。 本文从碳捕集电厂的运行特性和碳捕集系统的综合费用两方面入手分析,对碳捕集系统的优化配置问题做了重点研究。本论文的主要内容如下:首先,介绍了几种典型碳捕集技术的基本原理和技术路线,比较分析其优缺点及适用火电厂类型,并讨论了在火电厂中捕集CO2的几个焦点问题。 其次,研究了碳捕集技术对火电厂发电效率、能耗和发电成本的影响。在传统火电厂中配置碳捕集系统,因捕集CO2需要消耗大量的能量,致使原火电厂净输出功率的降低、发电机组发电效率的下降,从而带来额外的发电成本。本文将这些影响因素通过数学公式量化纳入到火电厂减排模型中,建立以火电厂CO2减排量最大化为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出碳捕集系统优化配置算法以及算法的详细流程。 最后,在研究碳捕集电厂运行特性的基础上,进一步研究了碳捕集电厂的成本特性。根据配置碳捕集系统受成本因素影响大,具有投资额度高、难以量化等特点,分析了碳捕集系统投资费用、运行维护费用和运行能耗费用的计算方法,量化碳捕集技术的实施成本,基于等年值法建立了综合年费用最小的碳捕集系统优化配置模型,采用改进的离散粒子群算法对模型进行了求解,最终实现了碳捕集系统配置类型和配置地点的选择问题。